JP3137562B2 - 既存柱の耐震補強構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は既存柱の耐震補強構造に
係り、特に地震により被災した既存建物の柱や、耐震診
断により柱のせん断耐力の不足が認められたような柱
を、鋼板により迅速な工程により被覆して補強し、補強
後の柱部材のじん性を向上させるようにした既存柱の耐
震補強構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に地震により被災した建物では、建
物内にある弱部にその被害が集中することが知られてい
る。特に築後年数の相当経過している建物では、柱のせ
ん断耐力が不足した設計のものが多く存在している。先
日、発生した阪神大震災後の被災調査でも、いわゆる
「新耐震」設計基準以前に建築された建物において、柱
がせん断破壊し、これに起因した層崩壊例が報告されて
いる。

【０００３】一方、十勝沖地震や宮城県沖地震で被災し
た既存建物では、既存建物を再び使用するために、せん
断破壊した柱を補強し、補強後の柱のじん性を向上させ
る種々の耐震補強工事が行われた。図８は、鉄筋コンク
リート製の既存柱の耐震補強構造の一例を示した柱断面
図である。この既存柱の耐震補強構造は、図示したよう
に被災した柱５０の周囲に所定厚さの被りを設けて被覆
用鋼板５２を配置し、柱５０と被覆用鋼板５２とに囲ま
れた部分に無収縮モルタル５４を充填したものである。
被覆用鋼板５２は構造用圧延鋼板を略コ字形に屈曲加工
した２個の鋼板からなり、柱を両側から挟むようにして
囲み、突合わせ接合部５６を現場溶接して一体化したも
のである。また、柱の周囲に一定の被りを確保するため
に、柱５０と被覆用鋼板５２との間に公知のスペーサ５
８を介在させている。

【０００４】次に、図８に示した既存柱の耐震補強構造
を構築する一連の作業を、図９を参照して説明する。図
９（ａ）は、地震により表面にＸ字形のせん断ひび割れ
６０が生じた柱５０の一例を示ている。まず、せん断ひ
び割れが生じた部分の剥離コンクリートを斫り出すとと
もに、圧縮エア等で粉砕したコンクリート片等を除去
し、後で充填するモルタルとの付着が確実に行えるよう
にしておく。次いで、梁下位置６３までの高さの被覆用
鋼板５２を、柱５０の周囲に所定の被り厚をとって建て
込み、同図（ｂ）に示したように、床面６１から梁下位
置６３までの間の突合わせ接合部５６を現場溶接する。
その後、柱５０と被覆用鋼板５２との被り部分の空隙を
充填するために、同図（ｃ）に示したように床面６１と
の隙間、梁下６３との隙間をシール材（図示せず）で閉
塞し、高流動性の無収縮モルタルをモルタルポンプ（図
示せず）を用いて圧送して被覆用鋼板５２の下端に設け
られた下部注入口６４から注入する。圧送は上部の空気
抜き口６５からモルタルの一部が排出するのを確認する
まで行い、内部が梁下位置６３まで完全にモルタルで充
填されるようにする。以上に示した作業工程により、被
覆用鋼板とモルタル充填による既存柱の補強を行い、補
強後の柱のじん性を向上させていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、被覆用鋼板
の突合わせ接合部の溶接長は柱高さにほぼ等しく、３ｍ
程度になり、また図８に示したように少なくとも柱の両
側２箇所に溶接箇所があるため、モルタル充填までの一
連の補強作業時間が長時間になり、全体としての工事コ
ストが高額になるという問題がある。また、被覆用鋼板
を現場溶接するため、溶接部分の品質を保持するために
鋼板厚を少なくとも３．２ｍｍ程度以上にする必要があ
るため、モルタル部分で十分なせん断耐力を負担できる
ような場合にも、過大な寸法の鋼材を使用しなければな
らず、材料面でのコスト増も予想される。

【０００６】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、現場溶接を行わずに、迅速
に被覆用鋼板を建て込むようにした既存柱の耐震補強構
造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は平面視して略コ字形に屈曲加工された板材
の両側フランジ部分に、所定曲げ角に曲げ加工された複
数のアンカーバーを既存柱の柱高さ方向に有して、前記
既存柱を被覆する被覆用板部材と、前記既存柱を被覆し
た前記被覆用板部材の周囲に設けられ、前記被覆用板部
材の変形変位を阻止する型枠拘束保持部材とを備え、前
記アンカーバーの先端で前記既存柱を挟み込むようにし
て、前記被覆用板部材と前記既存柱との間の被り厚さを
保持して前記既存柱を被覆し、前記型枠拘束保持部材が
設けられた状態で、前記被覆用板部材に形成された注入
口より前記被り部分に充填材を注入し、前記既存柱と前
記被覆用板部材とを一体化させたことを特徴とするもの
である。

【０００８】このとき前記被覆用板部材は、鋼板からな
り、該鋼板を屈曲加工して形成されたフランジ部分に、
異形鉄筋からなるアンカーバーが前記既存柱の柱高さ方
向に所定の列設ピッチをあけて溶接固着することが好ま
しい。

【０００９】前記のいずれかの場合、前記アンカーバー
は、前記被覆用板部材の左右のフランジ位置間で、固着
位置が列設ピッチの１／２だけずらして設定することが
好ましい。

【００１０】

【作用】本発明によれば、平面視して略コ字形に屈曲加
工された被覆用板部材の両側フランジ部分に、所定曲げ
角に曲げ加工され、既存柱の柱高さ方向に有した複数の
アンカーバーの先端で前記既存柱を挟み込むようにし
て、前記被覆用板部材と前記既存柱との間の被り厚さを
保持して前記既存柱を被覆し、前記既存柱の周囲に組み
立てられた被覆用板部材を型枠拘束保持部材で拘束し
て、前記被覆用板部材に形成された注入口より前記被り
部分に充填材を注入した際に前記被覆用板部材の変形、
変位を阻止するようにして前記既存柱と前記被覆用板部
材とを一体化させたことにより、現場溶接等の作業工程
をなくすことができ、迅速で安価な補強工を行うことが
できる。

【００１１】このとき前記被覆用板部材は、鋼板からな
り、該鋼板を屈曲加工して形成されたフランジ部分に、
異形鉄筋からなるアンカーバーが前記既存柱の柱高さ方
向に所定の列設ピッチをあけて溶接固着することによ
り、普及している安価な構造用材料を用いた作業とな
り、工場での製造、加工も容易かつ迅速に行うことがで
きる。

【００１２】前記のいずれかの場合、前記アンカーバー
は、前記被覆用板部材の左右のフランジ位置間で、固着
位置が列設ピッチの１／２だけずらすことにより、同一
形状の被覆用板部材を生産しておき、現場ではこの部材
の上下方向を逆転して１対の被覆用板部材として取り扱
える。このとき、組み立てられた被覆用板部材の突合わ
せ接合部のアンカーバーのピッチは列設ピッチの１／２
となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による既存柱の耐震補強構造の
一実施例を添付図面を参照して説明する。図１には、地
震により被災した既存柱１０の一部が示されている。こ
の既存柱１０には、作用水平力により柱のほぼ中間高さ
位置にＸ字形にせん断ひび割れ１１が生じている。この
ため、今後も建物を利用するためには、柱の耐震補強が
必要である。この既存柱１０に本発明による耐震補強構
造を適用した実施例について以下に説明する。耐震補強
構造に使用される被覆用鋼板２０は、図９に示した鋼板
と同様に床面から梁下までの高さを有し、平面視して略
コ字形をなした一対の被覆用鋼板２０を対向配置して柱
の側方から既存柱１０の全高を覆うようになっている。
なお、図の簡単化のために、各図において、鉄筋コンク
リート柱である既存柱１０内の主鉄筋等の図示を省略す
る。

【００１４】被覆用鋼板の構成について図２（ａ）〜
（ｃ）、図３を参照して説明する。コ字形に屈曲された
被覆用鋼板２０のフランジ２０ａに相当する部位には、
図２（ａ）、（ｂ）に示したように短尺のアンカーバー
２２が、柱の高さ方向に沿って全高にわたり所定間隔を
あけて溶接されている。なお、図２各図で、図の簡単化
のために、一部のアンカーバーのみに符号２２を付して
いる。本実施例では、このアンカーバー２２に所定長さ
に切断して曲げ加工した異形鉄筋が使用されている。ア
ンカーバー２２の形状は中間位置で屈曲された平面視し
て略「へ」字形をなし、内方への折れ角はアンカーバー
２２先端が既存柱１０に接するように設定されている
（図２（ｃ）、図３参照）。これにより、被覆用鋼板２
０の端部を既存柱１０に取り付ける際に、被覆用鋼板２
０は既存柱１０に対して所定の被り厚、位置が保持され
る。また、被覆用鋼板２０に溶接された部分から延出し
た部分の全長寸法Ｌは異形鉄筋径の３５〜４０倍程度
（鉄筋径をＤとすると、Ｌ＝３５〜４０Ｄ）に設定され
ている。このとき、アンカーバー２２の屈曲部は鋼板の
端部２０ａから長さｅだけ延びた位置にあり、その部分
から内方に屈曲している。このように長さｅ分の直線延
長部２２ａを被覆用鋼板２０に沿って設けてあるので、
この部分が接合されるもう一枚の鋼板２０（図３中、２
点鎖線で示されている。）の端部２０ａの位置決め部と
なる。これにより、既存柱１０を挟んで向い合って取り
付けられた被覆用鋼板２０の端面同士をズレなく突け合
わせ接合できる。

【００１５】また、アンカーバー２２は図２（ｂ）に示
したように各フランジ２０ａに柱高さ方向に列設ピッチ
ｐで溶接されている。また、左右のフランジ２０ａ間で
は、列設ピッチｐの１／２分だけずれて配置されてい
る。このため、フランジ２０ａの接合部付近では、両側
から延びたアンカーバー２２がｐ／２ピッチで交互に配
置されることになる（図４切欠部参照）。また、このよ
うにアンカーバー２２を配置しているので、被覆用鋼板
２０として同一形状のものを上下方向を逆転して使用す
ることができる。したがって、柱断面寸法及び柱高さが
等しい同一層では供給する被覆用鋼板２０は、１種類の
形状の規格のものを工場生産することで対応できる。

【００１６】被覆用鋼板２０の取り付けが完了した段階
で、従来の補強構造と同様にモルタル充填を行う。この
モルタルが充填される空隙に相当する既存柱１０と被覆
用鋼板２０との被り厚さは、図１、図２（ｃ）に示した
ようにＸ方向はアンカーバー２２によって確保される。
また、Ｙ方向は被覆用鋼板２０のウェブ内面位置に固着
されたスペーサ２５によって確保される。なお、スペー
サ２５は後に充填されるモルタル内に埋設されるため、
モルタルとの相性に問題のないものであるなら、モルタ
ル、合成樹脂、各種金属材料等、公知の材質、形状のも
のを使用できる。

【００１７】また、被覆用鋼板２０の上端には小径の円
形開口２６が設けられている。この円形開口２６は被覆
用鋼板２０製造時に、すでに所定位置に孔開け加工され
たものである。そして図１に示したように同一形状から
なる１組の被覆用鋼板２０の上下を逆転して合わせるよ
うにして使用するので、この円形開口２６は、一方の被
覆用鋼板２０では、柱下部に位置するモルタル注入口２
６Ａとして、他方の被覆用鋼板２０では、柱上部に位置
する空気抜き口２６Ｂとして機能する。

【００１８】このモルタル注入口２６Ａから所定の注入
圧でモルタルを空隙内に注入すると、モルタルは既存柱
１０と被覆用鋼板２０との間を下方から満たされてい
く。そして、空隙内が梁下位置まで確実に充填される
と、モルタルの一部は、柱上部の空気抜き口２６Ｂから
溢れ出る。このように空気抜き口２６Ｂは、モルタルが
確実に空隙内に充填されたかの確認口としての役割も果
たす。

【００１９】次に、モルタル注入時に被覆用鋼板２０を
型枠として使用する際の型枠拘束保持部材について、図
４及び図５を参照して説明する。図４には、補強対象と
なる既存柱１０に取り付けられた被覆用鋼板２０の周囲
に型枠拘束保持部材たる拘束ベルト３０が結束された状
態が示されている。拘束ベルト３０は、本体が所定幅を
なした合成繊維製平織帯からなり、ベルト端部にはバッ
クル３１が取着され、このバックル３１にベルト他端を
挿通して締め込むことにより対象物たる被覆用鋼板２０
の変形や突合わせ接合部の開きを阻止することができ
る。なお、図４には４本の拘束ベルト３０によって被覆
用鋼板２０が拘束された状態が示されているが、使用す
る拘束ベルト３０はベルト幅、厚を任意に設定できる。
ベルト本数や配置位置もモルタル充填時に予想されるモ
ルタル内圧に対して被覆用鋼板２０が変形したり、突合
わせ接合部が開いたりしない範囲で、適宜設定すること
ができる。使用ベルトの材質は、合成繊維の他、炭素繊
維、アラミド繊維等の高引張強度材料を使用しても良
い。

【００２０】図５は、拘束ベルト３０に代えて型枠拘束
保持部材として端太材を使用した変形例を示した平面図
である。この端太材には、コンクリート柱の型枠せき板
の変形を押さえる種々の既製品のクランプ部材４０を使
用することが可能である。同図に示したように横端太材
を被覆用鋼板２０の周囲を囲むように井桁状に組み、ク
ランプ部材４０の交点をコッターピン等で固定して□形
状フレームを構成するようになっている。これによりモ
ルタル充填時の被覆用鋼板２０の変形、突合わせ接合部
の開きを防止できる。クランプ部材としては、軽量形
鋼、繊維補強成形品等、所定の引張強度を発揮できる材
質のものを種々使用することができる。

【００２１】図６は、異形鉄筋に代えてアンカーバーと
して平鋼（帯鉄）を用いた変形例を示した部分斜視図で
ある。平鋼からなるアンカーバー３２は、図７に示した
ように所定形状に曲げ加工されて被覆用鋼板２０のフラ
ンジ２０ａの内面に溶接固定されている。また、平鋼表
面には所定間隔で円孔が形成されており、平鋼部分がモ
ルタル内に充填された際に、モルタルとの付着が十分と
れる。また、アンカーバー３２の先端部分の曲げ加工形
状は、図６、７に示したように既存柱１０の幅Ｂに対し
て僅かに狭い寸法の幅Ｂ0に設定されているので、図７
の矢印方向に被覆用鋼板２０を既存柱１０に取り付ける
際に、アンカーバー３２の先端部分で既存柱１０を挟み
込むことができる。このとき、アンカーバー３２の先端
は僅かに外方に押し広げられるので、板バネ効果を発揮
し、被覆用鋼板２０を確実に既存柱１０に位置決めする
ことができる。以上の説明では、いずれの例でも既存柱
を覆うのは被覆用鋼板であったが、鋼板以外にもアルミ
ニウム板他、適当な金属板を使用することもできる。こ
のとき母材種類に応じてアンカーバーの取り付けに特殊
溶接を要する。また、ガラス繊維補強された樹脂成形板
を被覆板として使用することも可能である。この場合に
は、外面の仕上げとして耐火被覆材料を施すことが必要
である。ガラス繊維補強樹脂成形板の場合には、アンカ
ーバーとして同種材料により成形されたロッドをフラン
ジ部分に接着することもできる。

【００２２】充填するモルタルとしては、石膏系、カル
シウムサルフォアルミネート系、高硫酸塩系等の膨張添
加材を添加した無収縮モルタルが好ましい。充填方法と
しては、従来のモルタル充填技術、機材をそのまま適用
できる。また、被覆用鋼板２０の突合わせ接合部は溶接
しないので、接合部からモルタルが漏出しないように、
床面との隙間、梁下部分と同様にシール材を施工するこ
とが好ましい。シール材としては、外側から接合部に貼
付可能なテープ状のブチルゴム、水膨潤ゴム、ＰＥ（ポ
リエチレン）が好適である。また、所定寸法の開先を形
成しておき、その部分に液状シール材を注入して硬化さ
せ、止水性を発揮させることも好ましい。

【００２３】以上の説明では、地震等で被災した建物の
既存独立柱を例に、既存柱の耐震補強構造の説明をした
が、垂れ壁、袖壁を備えた短柱構造の既存柱について
も、形状、寸法が合致した被覆用鋼板２０を使用するこ
とにより同様の効果を奏することができる。また、地震
被害を受けていない建物において、耐震診断等を行うこ
ともある。この診断結果から既存柱のせん断耐力が不足
していると判断された場合に、あらかじめ上述の耐震補
強構造の柱とすることも好ましい。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、既存建物、あるいは地震等により被災した既
存建物等の柱部分を迅速かつ安価に補強でき、補強後に
おいて、十分な耐震性を発揮することができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による既存柱の耐震補強構造の一実施例
を示した分解斜視図。

【図２】図１に示した既存柱の耐震補強構造に使用する
被覆用鋼板の一例を示した正面図、側面図、平面図。

【図３】被覆用鋼板に溶接されたアンカーバーの一例を
示した部分拡大図。

【図４】組み立てた被覆用鋼板を拘束ベルトで拘束した
状態を示した斜視図。

【図５】被覆用鋼板の拘束保持部材の他の変形例を示し
た平面図。

【図６】アンカーバーの変形例を示した部分斜視図。

【図７】図６に示したアンカーバーをガイドとして既存
柱に被覆用鋼板を取り付ける状態を示した状態説明図。

【図８】従来の既存柱の耐震補強構造の一例を示した断
面図。

【図９】従来の既存柱の耐震補強構造の作業順序を示し
た作業説明図。

【符号の説明】

１０ 既存柱 ２０ 被覆用鋼板 ２２，３２ アンカーバー ２５ スペーサ ２６ 円形開口 ２６Ａ モルタル注入口 ２６Ｂ 空気抜き口 ３０ 拘束ベルト

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面視して略コ字形に屈曲加工された板材
   の両側フランジ部分に、所定曲げ角に曲げ加工された複
   数のアンカーバーを既存柱の柱高さ方向に有して、前記
   既存柱を被覆する被覆用板部材と、前記既存柱を被覆し
   た前記被覆用板部材の周囲に設けられ、前記被覆用板部
   材の変形変位を阻止する型枠拘束保持部材とを備え、前
   記アンカーバーの先端で前記既存柱を挟み込むようにし
   て、前記被覆用板部材と前記既存柱との間の被り厚さを
   保持して前記既存柱を被覆し、前記型枠拘束保持部材が
   設けられた状態で、前記被覆用板部材に形成された注入
   口より前記被り部分に充填材を注入し、前記既存柱と前
   記被覆用板部材とを一体化させたことを特徴とする既存
   柱の耐震補強構造。
2. 【請求項２】前記被覆用板部材は、鋼板からなり、該鋼
   板を屈曲加工して形成されたフランジ部分に、異形鉄筋
   からなるアンカーバーが前記既存柱の柱高さ方向に所定
   の列設ピッチをあけて溶接固着されたことを特徴とする
   請求項１記載の既存柱の耐震補強構造。
3. 【請求項３】前記アンカーバーは、前記被覆用板部材の
   左右のフランジ位置間で、固着位置が列設ピッチの１／
   ２だけずらして設定されたことを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載の既存柱の耐震補強構造。